今年2月21日，美国“每日科学”网站报道了世界首个虚拟现实青蛙解剖软件的研制成功。该软件实现了真正意义上的实体仿真，用户只需点击鼠标，即可“拿起手术刀”解剖青蛙，观察其内部器官，并通过内窥镜深入检查消化道、神经和血管。

随着计算机技术的飞速发展，虚拟现实（数字仿真模拟）技术已深入医疗领域。它融合计算机图形学、人机交互、多媒体、传感技术和人工智能等，广泛应用于虚拟内窥镜、计算机辅助手术、手术仿真训练、药物检验与评估、医学教学及康复治疗等方面。

缓解疼痛的虚拟幻境

美国和日本的研究人员已利用虚拟现实技术缓解患者病痛。日本癌症研究中心医院通过营造“绿色环境”抚慰患者心灵，患者在治疗时仿佛置身森林，感受清风、鸟鸣和落叶，有效缓解化疗引起的恶心及手术前后的疼痛。美国研究人员则利用冰雪幻境减轻烧伤患者的疼痛，患者戴上虚拟头盔后，仿佛翱翔在冰川峡谷，通过投掷雪球等互动游戏，在清凉幻觉中显著减轻痛楚。研究人员表示，虚拟现实镇痛效果显著，未来将针对不同疼痛开发系列治疗软件。

让康复训练充满激情

虚拟现实技术还用于帮助患者进行身体机能恢复训练。美国麻省理工学院为脑中风患者设计了虚拟现实锻炼系统，患者通过互联网连接系统，可严格遵循医嘱进行康复训练。传感器绑缚在肢体上，患者模仿虚拟手臂的动作，系统计算模仿效果并将数据传给医生。纽约一家公司则生产出互动式康复虚拟现实系统，患者虽在虚拟环境中比划动作，但在大屏幕上能看到自己正在滑雪、跳伞等刺激运动，从而提升训练积极性。

疾病研究的虚拟替身

加拿大科学家研发的世界首个计算机4D数字仿真人体模型——CAVEman，于2007年5月23日在卡尔加里大学网站亮相。这是迄今为止最复杂、最精细的虚拟人体模型，在三维空间基础上加入时间维度，形成可移动的“四维”立体影像。科学家和医生可通过输入医学数据和图像，生成仿真人体模型，由表及里研究人体内部结构，准确诊治病情，或向患者展示病灶细节。

CAVEman项目于2001年启动，由计算机专家、生物学家、数学家和绘图艺术家组成攻关小组，目标是建立比现有模型清晰度高10倍的仿真人体模型。研究人员借助解剖学知识、人体器官样本和现有技术，制作了该模型，可展示3000多个人体部分，包括器官、骨骼、神经和生理系统，并可放大10倍。CAVEman需在专用的“洞穴”中运行，由计算机控制的放映装置从三堵墙壁和地板投射影像，合成漂浮在半空的立体人体模型。研究人员可通过键盘操纵模型，聚焦放大特定部位。

CAVEman最初作为人体按摩训练工具开发，但很快发现其用途更广。它使科学家在动物实验和临床实验前，通过虚拟病患检验药效，帮助外科医生设计手术方案。加拿大科学家已能根据患者数据，为其量身定制仿真病患，详细解析身体状况。研究小组负责人克里斯朵夫·森森博士称，CAVEman是医学信息学和人体系统生物学的重大突破，可用于研究癌症、糖尿病、肌肉硬化症和早老性痴呆症等疾病的遗传学成因，寻找靶向治疗新途径。例如，卡尔加里大学专家已使用CAVEman研究基因突变如何导致唇裂。下一步计划添加触觉反馈感应器，模拟人体动力学过程，如肺呼吸和血液流动，使医生能利用虚拟病患进行诊治。

未来的虚拟病患“家族”

在美国，科学家也在从事“虚拟病患”研究。2007年，美国国立卫生研究院为伦斯勒理工学院提供200万美元研发经费，用于研发虚拟病患呼吸模型。该模型在3D人体模型基础上加入时间变量，形成4D模型，可模拟肺部起伏呼吸，有望改善肺癌和肝癌放疗的精确度。研究由生物医学工程和核医学教授乔治·许领导，他与同事及癌症治疗研究中心合作，研发4D可视人体模型（4D-VIP-Man），用于精确放疗。许教授从1997年起致力于3D-VIP-Man研究，经费来自美国国立卫生研究院和国家科学基金会。目前，研究小组正集中研究呼吸功能，难点在于研发运算法则，实时模拟肺及临近组织的运动。许教授认为，基于物理学的4D-VIP-Man将广泛用作解剖模型，帮助治疗呼吸道疾病和心脏病患者，并希望创造虚拟病患“家族”。

随着虚拟现实技术的不断进步，虚拟病患家族将日益扩大和细化，人类研究和攻克各种顽症的胜算也将随之提高。通过用虚拟技术挽救真实生命，高科技医疗将走近每个家庭，造福百姓。